Né le 7 octobre 1974 à Dijon, d'un père archéologue devenu professeur d'histoire de l'art et d'une mère bibliothécaire, Mathieu Sapin suit une formation en illustration à l'École Supérieure des Arts Décoratifs de Strasbourg. Il débute comme illustrateur jeunesse pour Bayard et Nathan avant de publier son premier album de bande dessinée, L'Oreille gauche, en 2000. Il se fait véritablement connaître deux ans plus tard avec Supermurgeman, série parodique de super-héros publiée dans la collection Poisson Pilote chez Dargaud. Sur les conseils de Lewis Trondheim, il se lance dans la bande dessinée reportage, suivant notamment le tournage de Gainsbourg, vie héroïque pour Feuille de chou en 2010, puis les coulisses de Libération pour Journal d'un journal en 2011. Sa passion pour les coulisses du pouvoir le conduit à suivre la campagne présidentielle de François Hollande en 2012, puis ses premiers pas à l'Élysée dans Le Château en 2015. Cette immersion dans le monde politique nourrit son passage à la réalisation avec Le Poulain en 2018, comédie sur les coulisses de la politique portée par Alexandra Lamy et Finnegan Oldfield, après un court métrage remarqué, Vengeance et terre battue, en 2014.
Son goût pour le reportage dessiné, qui l'a conduit à immortaliser aussi bien un tournage de cinéma que les coulisses d'un journal ou d'une campagne présidentielle, constitue le socle de son inspiration en tant que cinéaste. Il partage ses débuts avec des figures majeures de la bande dessinée contemporaine comme Christophe Blain, Riad Sattouf et Joann Sfar, avec lesquels il partage un atelier à la Société Nationale de Bande Dessinée. Lewis Trondheim, qui l'a incité à se tourner vers le reportage, demeure une influence déterminante dans son parcours.
Mathieu Sapin conserve dans ses films le regard drôle et décalé qui caractérise ses bandes dessinées, mêlant observation quasi documentaire et fiction assumée. Sa mise en scène privilégie l'immersion dans des milieux fermés, politique ou médiatique, avec une satire toujours tendre plutôt que féroce. Son expérience de dessinateur de reportage lui donne un sens aigu du détail et de l'anecdote révélatrice de caractère.
Le Festival de la bande dessinée de Bastia lui consacre une rétrospective en 2018, reconnaissance de l'ensemble de son parcours d'auteur. Sa carrière de réalisateur de cinéma, plus récente, ne compte pas à ce jour de récompense cinématographique majeure répertoriée, mais son passage derrière la caméra a été salué comme le prolongement naturel de son regard de reporter dessinateur.
Lewis Trondheim et Joann Sfar restent des complices artistiques de longue date depuis ses débuts en bande dessinée. L'auteur Emmanuel Guibert collabore avec lui sur la série jeunesse Sardine de l'espace. L'actrice Alexandra Lamy porte son premier long métrage, Le Poulain.
Les coulisses du pouvoir, qu'il soit politique, médiatique ou artistique, structurent l'essentiel de son œuvre, de la présidence de la République aux plateaux de cinéma. La satire douce des institutions et de leurs figures, jamais dénuée de tendresse, traverse également son travail. L'amitié entre créateurs et le regard curieux porté sur des mondes fermés complètent enfin les grandes lignes de son inspiration.